溫拌超薄罩面瀝青混合料的工程應用探析

摘要 為探索高速公路養護處治中溫拌超薄罩面瀝青混合料應用的技術要點，充分發揮溫拌技術與超薄罩面的組合應用優勢，文章對溫拌超薄罩面瀝青混合料的生產及路用性能展開檢驗分析，并以某城市外環高速公路為例，從混合料拌和運輸、原路病害處治、攤鋪及碾壓等方面對溫拌超薄罩面瀝青混合料的應用過程展開分析研究。結果表明，溫拌超薄罩面瀝青混合料制備及攤碾施工期間要求的溫度較低，能耗及有毒有害氣體排放量大大減少，瀝青混合料路用性能卻未受到影響，值得在高等級公路預防性養護中推廣應用。

關鍵詞 溫拌瀝青混合料；超薄罩面；高速公路；養護；應用

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0075-03

0 引言

半剛性基層瀝青路面結構在我國高速公路中較為常見，此類結構中瀝青混合料表層主要發揮功能層作用。隨著重型重載交通量的持續增大，瀝青路面功能衰減快速。公路管理部門通常加鋪3～4 cm厚的密級配熱拌瀝青混合料罩面進行預防性養護，以達到快速修復路面病害的工程目的，但這種常規養護技術成本高、厚度大，而瀝青混合料熱拌加工能耗高、煙霧釋放量大。近年來出現的溫拌超薄罩面瀝青混合料養護技術兼具溫拌技術和超薄罩面的優勢，可在相對較低溫度下進行混合料拌和，能耗低、污染小；厚度一般在1.5～2.5 cm之間，能較好處治輕微、中等病害，快速恢復原路強度、抗滑性能和運行質量，使瀝青路面使用壽命延長8～10年，并可快速開放交通?；诖?，該文依托公路工程實際，對溫拌超薄罩面瀝青混合料養護技術的具體應用過程和效果展開分析研究，以期為此類預養護技術在高等級公路中的推廣應用提供參考。

1 溫拌超薄罩面瀝青混合料性能

1.1 溫拌超薄罩面瀝青混合料生產

1.1.1 原材料準備

（1）瀝青。溫拌超薄罩面瀝青混合料主要使用PG76-22的SBS改性瀝青，其性能指標取值情況見表1所示。此類改性瀝青各項性能均滿足技術要求，適用于路面設計溫度在?22～76℃之間的地區。

（2）集料。選用硬質、干燥、潔凈且粒徑為5～10 mm的玄武巖粗集料，其洛杉磯磨耗損失為14.9%，視密度為3.059 g/cm3，吸水率為1.9%，針片狀含量為5.4%，含泥量為0.7%，與瀝青的黏附性等級為5級。此外，選用粒徑0～3 mm的人工軋制玄武巖細集料，表觀密度為2.821 g/cm3，砂當量為79.9%，含泥量為1.0%。粗細集料各項性能均完全符合技術要求。

（3）礦粉。礦粉由堿性石灰巖石料研磨而成，經檢測其含水量為0.2%，視密度為2.813 g/cm3，粒徑為0.075 mm、0.15 mm及0.6 mm以下的粒度分別占比82.4%、95.3%和100%；外觀無團粒結塊，工程性能優異。

（4）溫拌濃縮液。為延長碾壓時間，控制溫度降速，提升溫拌超薄罩面瀝青混合料壓實效果，按比例摻加DAT-F6溫拌濃縮液[1]。此類添加劑屬于表面活性水溶液，固含量為10.1%，pH值為7.6；可在瀝青混合料和膠結料間構建起潤滑層，取得較好的工程效果。

（5）黏層油。在溫拌超薄罩面鋪筑前，必須按一定用量灑布黏層油，以增強其黏結性能。黏層瀝青選用快裂高黏改性乳化瀝青，性能指標取值情況見表2所示。由此看出，快裂高黏改性乳化瀝青的黏結性能滿足技術要求。

1.1.2 配合比設計

超薄瀝青罩面作為瀝青路面抗滑處治層，必須具備較好的構造深度。傳統的密實型級配抗滑性能無法滿足抗滑處治層的性能要求。而間斷級配混合料有助于骨架嵌擠結構的形成，構造深度也明顯超出傳統連續級配混合料，故推薦采用。

對礦料展開篩分，并由計算機反復計算礦料用量，使

礦料級配曲線無限接近順滑曲線，同時加強0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm篩孔通過率的控制，使其接近級配中值[2]。此外，設置4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%等5檔油石比，通過馬歇爾擊實儀進行75次雙面擊實后進行馬歇爾試驗，并檢測試件的流值、穩定度、孔隙率、瀝青飽和度等取值。通過比較確定出最佳油石比為5.5%。溫拌超薄罩面瀝青混合料配合比設計結果見表3所示：

1.2 溫拌超薄罩面瀝青混合料路用性能

通過《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2017）中的析漏試驗、飛散試驗、浸水馬歇爾試驗、車轍試驗開展溫拌超薄罩面瀝青混合料路用性能的分析。

（1）析漏試驗、飛散試驗。此兩類試驗主要檢測瀝青混合料中瀝青膠結料析出的數量，以及集料脫落且散失的程度[3]。為確保試驗結果，在目標配合比設計階段即開展相關試驗。根據試驗結果，溫拌超薄罩面瀝青混合料的最佳油石比為5.5%，析漏損失和飛散損失分別為0.05%和2.98%，均滿足技術要求，表明溫拌超薄罩面瀝青混合料的最佳油石比切實合理。

（2）浸水馬歇爾試驗。按照最佳油石比成形兩組試件，一組置于60℃恒溫水內持續養護48 h后進行浸水穩定度檢測；另一組則直接檢測標準馬歇爾穩定度，并計算其殘留穩定度。結果顯示，混合料正常穩定度為12.1 kN，浸水穩定度和殘留穩定度分別為12.5 kN和103.6%。可見，溫拌超薄罩面瀝青混合料的馬歇爾穩定度取值較小，浸水后的穩定度有所提升，表明其水穩性良好。

（3）車轍試驗。通過碾壓法制備長×寬×高為300 mm×300 mm×50 mm的試件，并在試驗溫度下由實心橡膠輪按0.7 MPa的輪壓反復碾壓60 min形成轍槽。經過量測，試件總變形量為1.961 mm，動穩定度為3 860次/mm，均滿足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（以下簡稱試驗規程，JTG E20—2011）。可見，溫拌超薄罩面瀝青混合料高溫穩定性能優異，能較好地延緩路面高溫變形。

（4）抗滑穩定性試驗。根據試驗規程制備車轍板試件并進行試驗，此后通過人工砂法和擺式儀檢測構造深度和擺值系數[4]。結果表明，溫拌超薄罩面混合料試件在表面干燥及濕潤的情況下的擺值分別為80 BPN和69 BPN，構造深度為1.15 mm，測值均遠大于技術要求，抗滑性能優異。

2 溫拌超薄罩面瀝青混合料的工程應用

2.1 工程概況

某城市外環高速公路為全封閉、雙向八車道結構，于2010年初建成運營。運行至今已接近15年的使用壽命。近年來隨著交通量的增大和重型重載車輛的增多，瀝青路面功能衰減快速，部分路段先后出現車轍、坑槽、沉陷等病害，影響行車的安全舒適性。降雨后路面積水無法及時排出，對路面結構影響較大。公路養護管理部門決定對病害路段實施溫拌超薄罩面的養護處治。

2.2 溫拌超薄罩面瀝青混合料生產及運輸

2.2.1 拌和過程控制

公路試驗段溫拌超薄罩面瀝青混合料由ASTEC-3000型間歇式拌和機生產，全過程均由系統自動控制。根據目標配合比確定熱料倉的篩孔尺寸和加料次序，按照5∶95的比例控制DAT-F6溫拌濃縮液和瀝青質量比；先噴灑瀝青，延遲3 s后再噴灑溫拌濃縮液，并確保濃縮液噴灑過程在瀝青噴灑結束前完成；此后間隔6～10 s進行礦粉添加，并避開水蒸氣排除空擋，以避免對礦粉計量精度和裹覆性能造成不利影響。

單盤溫拌超薄罩面瀝青混合料拌和周期應控制在50 s以上，其中干拌和時間為3 s；瀝青和溫拌濃縮液噴灑時間控制在13 s以內；此后添加礦粉持續拌和，確保生產好的溫拌超薄罩面瀝青混合料無花白料和離析。

2.2.2 混合料運輸

裝料時，應前后移動自卸車，減少集料離析。溫拌超薄罩面瀝青混合料裝車后通過插入式數顯熱電偶溫度計檢測出廠溫度，確保其溫度位于135～140℃之間。裝料后應立即覆蓋棉被等材料，避免溫度過快散失。到場后采取同樣方法檢測溫度，應達到135℃及以上。自卸車運量應略微超出拌和站的生產能力和攤鋪能力，以避免發生停機待料。結合該公路試驗段實際情況及拌和站、攤鋪機性能，同時配置了5輛40 t自卸車運料。

2.3 溫拌超薄罩面施工

2.3.1 原路面病害處治

在溫拌超薄罩面施工前，使用高壓風槍將原路面塵土、雜物、掉粒等徹底吹除，并使用高壓水槍再次沖洗，保證原路的黏結性能。對于橫向裂縫和車轍較為嚴重的區域，應順著行車道方向劃出銑刨范圍，按2.5 cm深度銑刨。此外，使用氣泵再次吹掃待填補路段。

按照0.4～0.6 kg/m2的設計用量均勻灑布黏層油，噴灑前應通過木板隔離兩側溝槽，避免對原路結構物造成污染。對于機械噴灑不到的區域，應安排人員補灑。

2.3.2 溫拌超薄罩面瀝青混合料攤鋪

試驗段使用2臺攤鋪機前后梯隊施工，提前將熨平板預熱至100℃以上。攤鋪機就位后使用木板墊穩，木板厚度應按壓實厚度和松鋪系數之積確定。通過水準儀校正熨平板橫坡度，使其與原路面保持一致。攤鋪前還應根據施工要求設置振搗壓實裝置的振頻與振幅，保證攤鋪質量。通過調節布料器兩端的自動料位器，實現料門開度、送料器運行速度、布料器轉速的協調一致[5]。布料器中混合料高度應達到布料器總高度的2/3。

攤鋪機應按照2～2.5 m/min的速度緩慢、勻速、連續運行，在攤鋪段長度達到10～15 m后進行攤鋪厚度、橫坡度、高程、壓實度和平整度等檢測，確保完全達標。通過非接觸式平衡梁控制攤鋪厚度，按照1.15～1.2的范圍確定松鋪系數，從而將實際松鋪厚度控制在2.8～3 cm之間。

2.3.3 碾壓

溫拌超薄罩面瀝青混合料碾壓過程應緊跟攤鋪展開，并分初壓、復壓、終壓等階段進行。具體而言，初壓階段由雙鋼輪振動壓路機按4～5 m/min的速度振壓2遍，復壓階段由輪胎壓路機按2.5～3.5 m/min的速度碾壓5遍，終壓階段則由雙鋼輪壓路機按3～5 m/min的速度靜壓2遍。為防止碾壓期間混合料表面出現推移和擁包，必須使壓路機驅動輪朝向攤鋪機，并按照設計路線直線碾壓，切忌隨意變更碾壓速度和路線。為防止膠輪黏結混合料，應在膠輪上均勻噴灑植物油。

2.3.4 施工縫設置

橫向接縫按照垂直形式布設，縱向接縫采用冷接方式，兩種接縫碾壓方式基本一致，即將與路中線垂直的端部切除，在切面和底面按設計用量涂刷黏層油。當攤鋪至此時，通過熱料進行接縫預熱及人工整平，此后借助壓路機橫向碾壓。在碾壓過程中，壓路機輪主要進行新鋪筑混合料和已壓實路面的斜向錯位碾壓，確保平順密實。

2.4 溫度控制

在溫拌超薄罩面瀝青混合料制備及施工過程中，必須加強溫度的監測控制，施工技術規范所推薦的溫度控制要求見表4所示，具體溫度應根據施工當日天氣狀況確定。

表4 溫度控制要求

環境溫度/℃ 瀝青加熱溫度/℃ 集料加熱溫度/℃ 混合料出廠溫度/℃ 攤鋪溫度/℃ 初壓溫度/℃ 復壓溫度/℃ 碾壓完成時溫度/℃

5～15 160～170 140～145 135～140 ≥135 ≥130 ≥110 ≥70

gt;15 135～140 130～135 ≥125 ≥125 ≥100

3 結論

綜上所述，溫拌超薄罩面瀝青混合料高溫抗變形性能、抗滑性能、水穩性和防滲性能均十分優異，在高速公路病害瀝青路面加鋪溫拌超薄罩面瀝青混合料，其黏結效果明顯優于傳統的黏結材料。經過對試驗段施工過程的深入分析可以看出，在溫拌超薄罩面瀝青混合料養護過程中，拌和施工溫度比常規熱拌養護降低30～40℃，能源消耗及煙霧排放均顯著降低，且瀝青混合料性能不受任何影響?？傊?，溫拌超薄罩面瀝青混合料預養護技術實現了溫拌技術與超薄罩面的有機結合，在彌補熱拌瀝青混合料缺陷的同時，可使公路路用性能得到顯著提升。

參考文獻

[1]羅世才，馬新宇，程虎.一種溫拌超薄罩面路面結構材料的設計及施工方法[J].工程建設與設計，2023（24）：79-81.

[2]張珮寒，舒勉.溫拌環氧瀝青在超薄罩面中的應用研究[J].山西交通科技，2023（5）：29-32.

[3]趙兵，周克營，田德然，等.超薄罩面冬季施工工藝探究與應用[J].市政技術，2023（8）：141-147.

[4]雷榮軍.溫拌薄層罩面技術在高等級公路瀝青路面養護施工中的應用[J].交通科技與管理，2023（14）：159-161.

[5]吳春霞.溫拌瀝青混合料超薄罩面技術分析[J].地產，2019（22）：149.